Основные носители заряда при переходе через контакт
должны преодолевать потенциальный барьер высотой
.
Переход неосновных носителей заряда совершается под действием электрического
поля p-n перехода. В состоянии термодинамического равновесия
плотность диффузионного тока основных носителей
и
уравновешена плотностью
дрейфового тока неосновных носителей
,
, и суммарный ток через p-n
переход равен нулю.
Обозначим уровни Ферми в электронном и дырочном
полупроводнике соответственно и
. Высота потенциального барьера равна
,
где
- концентрация электронов в п-
области,
- концентрация дырок в р-
области,
- концентрация электронов в р-
области,
- концентрация дырок в п-
области,
- концентрация собственных
носителей. Можно показать, что контактная разность потенциалов тем больше, чем
сильнее легированы n и p-области полупроводника.
В обеих областях полупроводника, прилегающих к
переходу, объемные заряды равны, т.е. сохраняется электронейтральность, и .
Толщина слоя объемного заряда ,
где
- диэлектрическая проницаемость
полупроводника.
В области p-n перехода имеет место значительное уменьшение концентрации носителей заряда, поэтому сопротивление перехода велико по сравнению с сопротивлением слоя n или p полупроводника той же площади и толщины, что и область объемного заряда, т.е. p-n переход ведет себя как конденсатор. Это слой низкой удельной проводимости, заключенный между слоями высокой проводимости. Емкость p-n перехода, приходящаяся на единицу площади (барьерная емкость):
1.2.Выпрямление тока в p-n переходе
Рассмотрим теперь p-n
переход, к которому приложена разность потенциалов U такая, что
p-область заряжается положительно (прямое смещение, рис1.4).
Т.к. сопротивление слоя объемного заряда перехода высокое, то падение
напряжения будет, в основном, в этой области. Поэтому при прямом смещении высота потенциального барьера понижается на
eU по
сравнению с равновесным состоянием, соответственно изменится и толщина
запорного слоя
Понижение потенциального барьера приведет к увеличению потока основных носителей заряда по сравнению с равновесным состоянием, т.е.
большее количество электронов из n-области будет переходить в p-область и большее количество дырок из p-области в n-область, а поток неосновных носителей заряда через переход останется практически неизменным. В результате этого во внешней цепи будет протекать «прямой» ток, равный разности токов основных и неосновных носителей заряда и направленный из p-области к n-области:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.